Б. П. Асеев.
Выяснив в предшествовавшей статье1 возможности получения из любого лампового генератора передатчиков простой и сложной схемы, перейдем в сравнению этих двух основных схем.
1. Простота настройки и обслуживания. В этом отношении преимущества на стороне простой схемы, так как она имеет всего лишь один колебательный контур (контур антенны), тогда как сложная схема — два (контур антенны и промежуточный). Настройка и управление одним контуром, понятно, значительно проще, нежели двумя.
2. Устойчивость длины волны. Предварительно выясним, какие причины влияют на устойчивость длины волны. Наиболее значительное действие оказывает изменение постоянных антенны; при качании антенны ветром, при приближении к ней людей или каких-либо предметов меняется ее емкость, что, естественно, отражается на длине волны антенны.
Помимо указанной причины длина волны может изменяться также вследствие приближения руки оператора к приборам настройки, и изменения тока накала или анодного напряжения. Влияние оператора, как известно, достаточно удовлетворительно устраняется экранированием, что же касается второй причины, то она при достаточно устойчивых источниках питания практически отсутствует.
В передатчике простой схемы длина волны обусловливается в значительной степени данными антенны (ее самоиндукцией и емкостью) и поэтому всякое изменение этих данных окажет соответствующее влияние на длину волны.
При сложной схеме можно считать, что длина волны определяется постоянными промежуточного контура; колебания в антенне, как известно, возбуждалются промежуточным контуром, и таким образом изменение постоянных антенны не отразится на длине волны передатчика, а лишь только нарушит резонанс между промежуточным контуром и антенной. Расстройка антенны относительно контура вызовет уменьшение энергии в антенне (антенна будет менее интенсивно «отсасывать» энергию из промежуточного контура), но длина волны передатчика останется без изменения.
На основании приведенных соображений следует признать, что в отношении устойчивости волны (отсутствие «гуляния» волны) преимущества на стороне сложной схемы.
3. Гармоники. Из элементарной физики известно, что, например, звук какого-либо музыкального инструмента или человеческий голос помимо основного звукового колебания имеет так называемые обертона. Под обертонами, или как их называют в электротехнике гармониками, подразумеваются более быстрые (частые) колебания, частота которых в 2, 3, 4 и т. д. раз выше частоты основного колебания.
Наиболее просто понятие об обертонах (гармониках) может быть уяснено графически. Пусть, например, имеется некоторое колебание (кривая №1 рис. 1). Это колебание неправильной (несинусоидальной) формы можно представить состоящим из двух правильных (синусоидальных) колебаний: одного (кривая № 2 рис. 1), имеющего ту же периодичность, что и рассматриваемое колебание ( Т = T1), так называемого основного колебания и другого — с частотой в два раза большей (T2 = T / 2), обычно называемого второй гармоникой.
В самом деле, если сложить кривые № 2 и № 3 (рис. 1), то как раз получится кривая № 1 (на графике № 1, помимо кривой неправильной формы, отмеченной сплошной линией, также нанесены пунктиром основное колебание и вторая гармоника).
Рассмотрим еще пример (рис. 2). Здесь также имеется колебание неправильной формы, которое можно разложить на основное колебание (кривая №2 рис. 2) и на колебание, имеющее частоту в три раза большую, так называемую третью гармонику (кривая № 3 рис. 2).
Нами разобраны два наиболее простых случая, в которых исследуемое колебание содержало помимо основного колебания только одну гармонику. Обычно даже весьма простые на вид кривые имеют значительное число гармоник. В качестве примера можно указать на трехугольную кривую (см. статью А. Н. Попова в «Р. В.» № 4 стр. 93, рис. 9).
Из всего предыдущего рассуждения нам весьма важны следующие два положения:
а) Гармоники появляются при неправильной форме кривой колебания;
б) основное колебание имеет наибольшую амплитуду (розмах), амплитуды же гармоник значительно меньше и убывают с возрастанием порядкового номера гармоники (см. рис. 9 в упомянутой статье А. Н. Попова).
Уяснив сущность появления гармоник, посмотрим, каким образом они могут возникнуть в ламповом передатчике и в какой именно схеме они будут более сильно выражены.
Кривая анодного тока, питающего колебательный контур лампового передатчика, может иметь различную форму (см. «Р. В.» № 3). Так при слабых колебаниях (рис. 3 «Р. В.» № 3, стр. 72) изменения анодного тока происходят по правильной (синусоидальной) кривой и, следовательно, гармоники отсутствуют. Работа слабыми колебаниями по причинам, указанным в «Р. В.» № 3, практически не производится.
Обычно работают кривыми анодного тока, изображенными на рис. 4 той же статьи. Эти колебания, имея неправильную (несинусоидальную) форму, обладают целым рядом гармоник.
Далее переходим к вопросу: в какой схеме гармоники выражены сильнее. При простой схеме передатчика анодный ток непосредственно питает контур антенны, и таким образом в нем появляется одновременно с основным колебанием соответствующее количество гармоник. В сложной же схеме анодный ток питает промежуточный контур, в котором создаются как основное колебание, так и гармоники. Из промежуточного контура, колебания поступают в антенну; антенна, будучи настроена на основное колебание (основную волну), наиболее сильно на него отзывается; гармоники же, имеющие частоту, не совпадающую с собственной частотой антенны, перейдут в антенну в ослабленном виде.
Основываясь на этом, можно сказать, что в сложной схеме (благодаря промежуточному контуру) гармоники отфильтровываются, что следует отнести к преимуществу сложной схемы.
Передатчик, излучающий помимо основного колебания еще ряд гармоник, будет слышен на целом ряде длин волн (настроек), что особенно резко дает себя чувствовать невдалеке от работающего передатчика, являясь серьезной помехой при приеме дальних станций.
4. Отдача. В процессе преобразования энергии из одного вида в другой, часть ее расходуется на потери. Например, если двигатель вращает динамо-машину, то последняя не может совершить ту работу, которую производит приводящий ее в вращение двигатель. Причиной этому являются потери, сопряженные с преобразованием энергии; в нашем случае — потери на трение осей в подшипниках и т. п. Таким образом динамо-машина развивает мощность, равную мощности двигателя минус потери. Чем меньше потери, тем экономичнее происходит преобразование энергии.
Теперь начнем передавать вращение от двигателя к динамо не через один только ремень, а через систему шкивов и ремней (так называемую трансмиссию). Понятно, отдача уменьшится, так как с введением промежуточной инстанции (трансмиссии) потери возросли.
Подобное происходит в ламповом передатчике, в котором под двигателем следует понимать анодную батарею, под динамо-машиной — антенное устройство и под трансмиссией — промежуточный контур.
В простой схеме энергия из анодной батареи непосредственно передается в антенну (соответствующим образом преобразуясь), тогда как в сложной схеме между антенным устройством и анодной батареей вводится промежуточный контур, в котором происходят дополнительно траты энергии, уменьшающие отдачу.
Итак, в отношении отдачи простая схема имеет преимущества. Однако при тщательном изготовлении деталей промежуточного контура потери энергии в нем незначительны и разница в отдаче простой и сложной схем не особенно велика.
Исходя из изложенного, следует признать, что сложная схема имеет все данные к широкому распространению. Ее преимущества, в смысле устойчивости длины волны в ослаблении гармоник, весьма существенны; недостатки же (несколько большая сложность обслуживания и меньшая отдача), при тщательном изготовлении деталей и опытном операторе, почти не ощутимы.
Простой схемой следует пользоваться при первых опытах (пока еще нет должных навыков в экоплоатации и настройке) или в том случае, когда необходимо «выжать» в антенну возможно большую мощность.
1 См. «Р. В.» № 20.
